מנגנון מניפולציה שהתגלה לאחרונה על ידי שימוש בחיידקים טפילים להאטת הזדקנות הצמחים, עשוי להציע דרכים חדשות להגן על גידולי מזון בסכנת מחלות.
טפילים מתמרנים את האורגניזמים שהם חיים מהם כך שיתאימו לצרכיהם, לפעמים בדרכים דרסטיות. כאשר נמצאים תחת כישוף של טפיל, כמה צמחים עוברים שינויים כה נרחבים עד שהם מתוארים כ"זומבים ". הם מפסיקים להתרבות ומשמשים רק בית גידול ומארח עבור הפתוגנים הטפילים.
עד כה לא הייתה הבנה מועטה כיצד זה קורה ברמה המולקולרית והמכניסטית.
מחקר מקבוצת הוגנהאוט במרכז ג'ון איננס ומשתפי פעולה שפורסמו ב תָא, זיהה מולקולת מניפולציה המיוצרת על ידי חיידקי פיטופלסמה לחטיפת התפתחות הצמחים. כאשר הוא נמצא בתוך צמח, חלבון זה גורם לפירוק רגולטורים מרכזיים לצמיחה, מה שמעורר צמיחה לא תקינה.
חיידקי הפיטופלזמה שייכים לקבוצה של חיידקים הידועים לשמצה ביכולתם לתכנת מחדש את התפתחות הצמחים המארחים שלהם. קבוצה זו של חיידקים אחראית לעיתים קרובות על מטאטאי 'המכשפות' הנראים בעצים, שם גדלים מספר רב של ענפים צמודים זה לזה.
צמחים עבותים אלה הם תוצאה של הצמח שנתקע במצב "זומבי" צמחי, אינו מסוגל להתרבות ולכן מתקדם למעמד 'צעיר לנצח'.
חיידקי הפיטופלסמה יכולים גם לגרום למחלות יבולים הרסניות, כגון צהוב אסטר הגורם לאובדן תשואה משמעותי הן בגידולים של תבואה והן עלים כמו חסה, גזר ודגנים.
פרופסור ססקיה הוגנהאוט, כותבת המחקר המקבילה אמרה: "פיטופלזמות הן דוגמה מרהיבה לאופן שבו טווח הגנים יכול להתפרש מעבר לאורגניזמים ולהשפיע על הסביבה הסובבת.
"הממצאים שלנו מטילים אור חדש על מנגנון מולקולרי העומד מאחורי הפנוטיפ המורחב הזה באופן שיכול לסייע בפתרון בעיה מרכזית בייצור מזון. אנו מדגישים אסטרטגיה מבטיחה למפעלי הנדסה להשגת רמת עמידות עמידה של גידולים בפני פיטופלזמות".
הממצאים החדשים מראים כיצד החלבון החיידקי המכונה SAP05 מתמרן צמחים על ידי ניצול חלק מהמכונות המולקולריות של המארח עצמו.
מכונה זו, הנקראת פרוטאזום, מפרקת בדרך כלל חלבונים שכבר אינם נחוצים בתוך תאי הצמח. SAP05 חוטף תהליך זה וגורם לחלבונים צמחיים החשובים בוויסות הצמיחה וההתפתחות להיזרק ביעילות למרכז מיחזור מולקולרי.
ללא חלבונים אלה, התפתחות הצמח מתוכנתת מחדש לטובת החיידקים, מה שמעורר צמיחה של יריות ורקמות צמחיות מרובות ומעכב את ההזדקנות של הצמח.
באמצעות ניסויים גנטיים וביוכימיים בצמח המודל Arabidopsis thaliana, הצוות חשף בפירוט את תפקידו של SAP05.
מעניין ש- SAP05 נקשר ישירות הן לחלבונים ההתפתחותיים הצמחיים והן לפרוטזום. הכריכה הישירה היא דרך חדשה שהתגלתה לפירוק חלבונים. בדרך כלל, חלבונים שמתכלים על ידי הפרוטאזום מתויגים עם מולקולה שנקראת ubiquitin מראש, אבל זה לא המקרה כאן.
החלבונים ההתפתחותיים הצמחיים שממוקדים על ידי SAP05 דומים לחלבונים המצויים גם בבעלי חיים. הצוות היה סקרן לראות אם SAP05 משפיע על כן גם על החרקים המובילים את צמח החיידקים לשתול. הם גילו כי המבנה של חלבוני המארח הללו בבעלי חיים שונה במידה רבה, כך שהם אינם מתקשרים עם SAP05, ולכן הוא אינו משפיע על החרקים.
עם זאת, חקירה זו אפשרה לצוות לאתר רק שתי חומצות אמינו ביחידת הפרוטאזום הדרושות לאינטראקציה עם SAP05. מחקריהם הראו שאם חלבונים מהצומח יוחלפו לשתי חומצות האמינו הנמצאות בחלבון החרקים במקום זאת, הם כבר לא מתפרקים על ידי SAP05, ומונעים את הצמיחה הלא תקינה של 'המכשפות'.
ממצא זה מציע את האפשרות לשפר רק את שתי חומצות האמינו הללו בגידולים, למשל באמצעות טכנולוגיות עריכת גנים, כדי לספק עמידות עמידה בפני פיטופלזמות והשפעות SAP05.
.
קישור לכתבת המקור – 2021-09-17 18:08:55
